探討新形勢下白石窯水電廠運行調度方案

林昌照

【摘要】新形勢下水電廠如何兼顧運行與檢修，并且合理充分利用水能，實現利益最大化，應做出行之有效的運行調度方案。文章針對該調度方案進行分析研究，供大家參考。

【關鍵詞】新形勢下；水電廠；運行；調度方案

1、前言：

廣東省英德市白石窯水電廠位于北江干流中段，下距英德市區25公里，電廠裝有四臺單機容量為18MW（額定流量為263m3/s），和一臺單機容量為20MW的國產燈泡貫流式水輪發電機組，總裝機容量為92MW，設計水頭7.8m，多年平均發電量3.15億kw·h。

2、問題的分析

水電廠是利用水能發電產生經濟效益的，由水輪機出力公式：

N=9.81η（?上―?下―Δh）Q

式中：N：機組出力（KW）；

η：機組效率η=85%～95%；

Q：機組過流量（m 3/s）；

?上、?下、Δh ：分別為上游水位、下游水位及水頭損失（m）。

從上式可看出：

2.1 在機組過流量一定時，機組出力與工作水頭成正比；

2.2 機組在額定出力運行時，機組過流量與工作水頭成反比。

為了最大限度利用流入水庫的水，追求利益最大化，在保證水工建筑的安全前提下盡量提高上游水位，減少機組發電單位耗水量，這在非汛期或機組有足夠調節裕量時是合理的。

但在汛期，由于上游來水較多，且流量多變，機組全都是運行的，調節裕量很小。如果上游水位定得過高，當入庫流量大于發電流量或機組因故停機檢修時，對于庫容調節能力很小的徑流式電廠，必然會出現棄水現象，這樣就會損失寶貴的水利資源。因此，為了更加合理地利用水能，必須降低上游水位，增加水庫調節能力。但是，如果上游水位降得過低，當入庫流量與發電流量相差不大且機組安全可靠時，機組發電單位耗水量必然增加，從而減少了水能利用率，達不到經濟運行的目的。

另一方面，由于徑流式電廠庫容調節能力很小，一般情況下，上游來多少水，就有多少水用來發電，而上游來水是多變的，機組額定過流量是固定的。當入庫流量與機組額定過流量不是倍數關系時，這就涉及機組開啟臺數與所帶負荷的問題

可見，合理確定上游水位與機組開啟臺數及所帶負荷是電廠優化調度的核心問題。

3、運行調度方案計算

現以白石窯水電廠為例，進行運行調度方案計算。

當入庫流量大于機組發電流量，可將上游水位設為設計水位，機組在保證安全前提，盡可能多滿發多發。

當入庫流量不大于機組發電流量時，應根據機組可調裕量及水庫庫容確定上游水位。在分析機組可調裕量，必須考慮機組在正常運行時，因故停機及處理事故檢修所用的時間，如表1所示：

因此，為了保證不棄水，水庫最小調節庫容=機組額定流量×14440（m3）。

3.1 上游水位的選擇

3.1.1 電廠最大出力時，最小入庫流量Q0的確定

根據機組出力公式N=9.81η（?上―?下―Δh）Q

式中N：電廠額定容量N=92MW；

η：機組綜合效率，假設η=0.93；

Δh：水頭損失Δh=0.5米

?上：上游水位?上=36.5米

?下：下游水位?下，由流量與下游水位表查得。

經試算，當Q=1240m3/s， ?下=27.43米可滿足上式，查此時水輪機運轉曲線，水輪機效率η水=0.945，取發電機η發=0.985，則機組綜合效率η=0.945×0.985=0.931，接近假設值，合理。

所以電廠最大出力時，最小入庫流量Q0=1240m3/s。

3.1.2 上游水位的選擇

當入庫流量等于1240m3/s時，可按36.5米運行，但不推薦，因為水庫無調節庫容。

假設一臺機因故障退出運行，需要4小時才能搶修完成。由上游水位與庫容表查得36.5米對應的庫容為11180萬m3，經簡化計算11180-0.0263×3600×4=10801萬m3。從水位與庫容表查得對應的上游水位為36.42米。

當入庫流量小于或等于977m3/s時，而機組可調負荷為92MW時，上游水位可按36.5米運行。

當入庫流量977?上=36.42+6.3×10-4×（1240-Q）。

3.2 根據入庫流量選擇機組運行方式

當入庫流量大于或等于1240m3/s時，所有機組都在最大負荷下運行。

當入庫流量小于1240m3/s時，為了維持上游水位不變，可令機組過流量等于入庫流量，機組按成組調節方式運行。先做出幾個特征點，如表2所示。

由水輪機綜合運轉曲線可知，當凈水頭大于8.54米，且水輪機出力大于12.2MW（即發電機有功為12MW）時，水輪機的效率均大于93%。為了保證水輪機在安全高效區域運行，水輪機出力范圍為12.2～20.413 MW，對應的發電機有功為12～20 MW。

根據水輪機綜合運轉曲線，繪出入庫流量與機組運行方式關系表，見表3。

3.3 上游水位的超前調度

3.3.1 根據天氣預報，上游庫區有強降雨時，電廠應在一天前開啟所有機組，且在額定出力下運行，盡量騰空庫容，按電廠調度小組指示，迎接洪峰的到來。

3.3.2 當上游電廠出庫流量超過為800m3/s，且1小時內流量明顯較大增加跡象或濛里電廠出庫流量超過1000m3/s時，應引起足夠重視。立即與上游電廠聯系，了解上游電廠運行情況，同時開啟所有備用機組，所有機組均在額定出力下運行，盡量騰空庫容，避免棄水。

4、結論：

提高上游水位雖能最大限度利用水資源，也存在著因機組因故檢修導致棄水的風險。這就要求我們及時掌握上游天氣預報及降雨情況；與上游電廠溝通聯系，掌握第一手水文資料。同時，加強機組日常維護，提高機組可調時間；了解機組狀態，利用非汛期科學合理安排檢修，搞高機組可靠性，迎接第二年的安全生產。只有通過對機組的科學管理和調度，才能在有限的水資源中獲取最大社會效益和經濟效益。